DE1112114B - Bipolarer elektronischer Schalter - Google Patents

Bipolarer elektronischer Schalter

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Publication number
DE1112114B
DE1112114B DET17519A DET0017519A DE1112114B DE 1112114 B DE1112114 B DE 1112114B DE T17519 A DET17519 A DE T17519A DE T0017519 A DET0017519 A DE T0017519A DE 1112114 B DE1112114 B DE 1112114B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
transistor
diode
switch
bipolar
diodes
Prior art date
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Pending
Application number
DET17519A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Wolfgang Hiblerg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telefunken Patentverwertungs GmbH
Original Assignee
Telefunken Patentverwertungs GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Telefunken Patentverwertungs GmbH filed Critical Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority to DET17519A priority Critical patent/DE1112114B/de
Publication of DE1112114B publication Critical patent/DE1112114B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/60Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
    • H03K17/68Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors specially adapted for switching ac currents or voltages

Description

  • Bipolarer elektronischer Schalter In der elektronischen Technik werden für viele Zwecke Schalter benötigt, die sich in bezug auf ihre Leitfähigkeit möglichst wie ein metallischer Schalter verhalten sollen, d. h., daß sie im geschlossenen Zustand Strom in beiden Richtungen mit möglichst geringem Innenwiderstand leiten sollen, während sie in geöffnetem Zustand einen möglichst großen Sperrwiderstand aufweisen. Gleichzeitig ist es erwünscht, daß ein solcher Schalter eine geringe Steuerleistung zum Ändern seines Zustandes fordert und daß er ohne große Energiezufuhr in seiner jeweiligen Stellung gehalten wird. Weiterhin soll die Zeit, die ein solcher Schalter zum Übergang vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand und umgekehrt benötigt, möglichst kurz sein, so daß Schaltfrequenzen bis zu z. B. 10 MI-lz erreicht werden können.
  • Diese Forderungen werden von bekannten, einzelnen Schaltelementen, wie Röhren, Thyratronen, Transistoren usw., jeweils nur zum Teil erfüllt. Elektronenröhren erlauben z. B. ein sehr schnelles und häufiges Schalten bei großen Schaltspannungen, jedoch leiten sie nur in einer Richtung und besitzen auch im leitenden Zustand einen verhältnismäßig hohen Durchgangswiderstand, wodurch sie für viele Zwecke ungeeignet sind. Dagegen besitzen Thyratrone zwar einen niedrigen Durchgangswiderstand, sind aber verhältnismäßig träge, so daß sie, abgesehen von ihrer unipolaren Leitfähigkeit, für schnelle Schaltvorgänge und hohe Frequenzen ungeeignet sind. Es sind auch schon verschiedene elektronische Schalter mit Transistoren bekanntgeworden, die eine ganze Reihe der oben gekennzeichneten, erwünschten Eigenschaften besitzen. Es sind insbesondere elektronische Schalter bekannt, bei denen in Reihe mit einem Transistor eine Diode geschaltet ist, und zwar zu dem Zweck, die Strecke für beide Stromrichtungen sicher zu sperren, da bekanntlich ein Transistor unabhängig von dem angelegten Steuerpotential in beiden Richtungen durchlässig sein kann. Schaltet man zwei derartige Reihenschaltungen mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung parallel, um einen bipolaren Schalter zu erhalten, wie dies ebenfalls an sich bekannt ist (Hollmann: Electronie Industries and Tele-Tech, April 1957, S. 71 und 162), treten unter Umständen gewisse Schwierigkeiten auf, die damit zusammenhängen, daß beim Übergang vom leitenden in den gesperrten Zustand beim Transistor ebenso wie bei einer Diode eine gewisse Ladung abgeleitet werden muß, bevor der Sperrzustand wirklich eintritt. Dadurch wird die Schnelligkeit des Schalters wesentlich beeinträchtigt.
  • Um die Schaltgeschwindigkeit zu erhöhen, ist gemäß der Erfindung ein bipolarer elektronischer Schalter, bei dem für beide Stromrichtungen mindestens je eine Diode in Reihe, mit einem gegebenenfalls für beide Stromrichtungen gemeinsamen Transistor ge schaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungspunkte der Dioden mit dem bzw. den Transistoren je über einen im gesperrten Zustand stromlosen Ableitwiderstand mit Punkten geeigneten Potentials verbunden sind, um beim öffnen des Schalters eine schnelle Sperrung des betreffenden Transistors bzw. der betreffenden Diode zu erreichen.
  • Die Erfindung soll an Hand zweier Ausführungsbeispiele dargestellt werden.
  • Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit zwei Reihenschaltungen von Diode und Transistor, die gegensinnig parallel geschaltet sind; Fig. 2 zeigt einen Spannungsverlauf zur Erläuterung der Wirkungsweise des Schalters gemäß Fig. 1, und Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit nur einem Transistor, der in der einen Diagonale einer Diodenbrücke angeordnet ist, in deren anderer Diagonale der zu schaltende Stromkreis liegt.
  • In Fig. 1 ist mit 1 die Zuführungsklernme für die einem Lastwiderstand 2 zuzuführende Wechselspannung mit u(t) bezeichnet. Die andere Seite des Lastwiderstandes 2 soll durch den elektronischen Schalter niederohmig mit Erde (Null) verbunden oder hochohmig gegen Erde gesperrt werden. Für die beiden Stromrichtungen sind zwei Zweige vorgesehen, deren einer aus der Reihenschaltung eines Transistors 3 und einer Diode 4 und deren anderer aus der Reihenschaltung eines Transistors 5 und einer Diode 6 besteht. Dabei ist der Emitter des Transistors 3 mit dem Kollektor des Transistors 5 gemeinsam mit Erde verbunden. Der Kollektor des Transistors 3 ist über die Diode 4 und der Emitter des Transistors 5 über die Diode 6 mit dem Lastwiderstand 2 verbunden. Der Basis des Transistors 3 wird über eine RC-Kombination 7 die Steuerspannung zur öffnung bzw. Sperrung des Transistors zugeführt. Dies ist symbolisch durch einen Schalter 8 dargestellt, welcher die Basis entweder an Erde bzw. eine positive Spannung + U, oder an eine negative Spannung - U2 legt. Ebenso wird die Basis des Transistors 5 über eine RC-Kombination 9 gesteuert, wie symbolisch durch den Schalter 10 dargestellt ist, der die Basis entweder an eine Spannung + U, oder an eine Spannung - U4 legen kann.
  • In Anwendung der Erfindung sind die Verbindungspunkte der Transistoren 3 bzw. 5 mit den Dioden 4 bzw. 6 über Widerstände 11 bzw. 12 an geeignete Potentiale - U" bzw. + U,; gelegt und sorgen damit dafür, daß bei Umsteuerung des Schalters aus dem leitenden in den nichtleitenden Zustand die Umladung der Transistoren bzw. Dioden beschleunigt vor sich gehen kann, so daß der Sperrzustand schneller erreicht wird als bei bekannten Schaltungen.
  • Bei einem Aufbau mit zwei Transistoren OC 615 als Transistoren 3 und 5 hatten die Widerstände 11 und 12 je einen Wert von 3 k.Q. Als Dioden 4 und 6 wurde die Type OA 180 verwendet. Die Spannungen - U.', - U4 und - U, betrugen - 11 V, die Spannungen + U3 und + U, betrugen + 11 V, und U, war gleich Null (Erde). Die Schaltung wurde dazu verwendet, Auswalüströme in den Zeilen bzw. Spaltendrähten von Ferritkernspeichermatrizes zu schalten. Dabei bildete ein Zeilen- bzw. ein Spaltendraht den Lastwiderstand 2, in welchem durch Schreibimpulse von + 10 V und Leseimpulse von - 10 V Ströme von 250 mA geschaltet wurden.
  • Die Wirkungsweise der an Hand der Fig. 1 beschriebenen Schaltung soll an Hand der Fig. 2 noch näher erläutert werden. Hier ist ein willkürlicher Verlauf der zu schaltenden Spannung U(t) als Wechselspannung aufgezeichnet, in dem Zeitintervall t. bis t, sei der Schalter geschlossen, also leitend, und werde im Zeitpunkt tj, in dem die zu schaltende Spannung ii (t) positiv ist, durch Umlegen der Schalter 8 und 10 geöffnet. Der Strom fließt in diesem Moment von der Klemme 1 über den Lastwiderstand 2 durch die Diode 6 in den Transistor 5 zur Erde. Das Vorhandensein des Widerstandes 12 bewirkt eine schnelle Entladung des Transistors 5, so daß der Umschaltvorgang beschleunigt wird. Außerdem bewirkt er eine sichere Sperrung der Diode 6 in dem Augenblick, in dem die Spannung u (t) ins Negative geht.
  • Entsprechenderweise bewirkt der Widerstand 11 die Entladung der Diode 4, wenn z. B. zum Zeitpunkt t. der Schalter in einem Augenblick geöffnet wird, in dem die Wechselspannung u (t) negativ ist.
  • Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem einzigen Transistor für beide Stromrichtungen, bei dem dieser Transistor in an sich bekannter Weise in der einen Diagonale einer Diodenbrücke vorgesehen ist, in deren anderer Diagonale der zu schaltende Stromkreis liegt. Gleichartige Teile sind in Fig. 3 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1. Die Diodenbrücke wird aus den Dioden 4, 6, 14 und 16 gebildet, der Verbindungspunkt der Dioden 14 und 16 liegt an Erde und der Verbindungspunkt der Dioden 4 und 6 am Lastwiderstand 2. Zwischen den Verbindungspunkten der Dioden 44 und 14 einerseits und den Dioden 6 und 16 andererseits liegt die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 15, dessen Basis über die RC-Kombination 17 von dem symbolisch dargestellten Schalter 18 gesteuert wird. Zur Beschleunigung der Umladung bei übergang des Schalters vom leitenden in den nichtleitenden Zustand sind in gleicher Weise wie in Fig. 1 und mit der gleichen Wirkung die Widerstände 11 und 12 am Kollektor bzw. Ernitter des Transistors 15 vorgesehen.
  • Die beschriebenen Schalter eignen sich besonders zur Ansteuerung von Schaltinatrizes und Matrixkernspeichern, d. h. von Vielfachschaltern bzw. Speichern aus einer Vielzahl von in z. B. einer Ebene angeordneten magnetischen Elementen mit rechteckiger Hysteresekurve, von denen jedes einzelne durch Stromkoinzidenz in entsprechenden Zeilen- und Spaltendrähten ausgewählt und in seinem magnetischen Zustand verändert werden kann. Hier ist es erwünscht, den gleichen Zeilen- bzw. Spaltendraht sowohl für positive als auch für negative Stromimpulse zu verwenden, um ein ausgewähltes Element von einem magnetischen Zustand in den anderen umzumagnetisieren und danach wieder in den Ausgangszustand zurückzubringen. Bei der Anwendung der Erfindung für solche Zwecke wird demgemäß der Lastwiderstand 2 der Ausführungsbeispiele durch einen Zeilendraht oder einen Spaltendraht einer Kernspeichermatrix bzw. einer Schaltmatrix gebildet.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Bipolarer elektronischer Schalter, bei dem für beide Stromrichtungen mindestens je eine Diode in Reihe mit einem gegebenenfalls für beide Stromrichtungen gemeinsamen, gesteuerten Transistor geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungspunkte der Dioden (4 bzw. 6) mit dem bzw. den Transistoren (3, 5) je über einen im gesperrten Zustand stromlosen Ableitwiderstand (11 bzw. 12) mit Punkten geeigneten Potentials (- U bzw. + U) verbunden sind, um bei dem öffnen des Schalters eine schnelle Sperrung des betreffenden Transistors bzw. der betreffenden Diode zu erreichen.
  2. 2. Bipolarer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für je eine Stromrichtung ein Transistor in Reihe mit einer Diode vorgesehen ist (Fig. 1). 3. Bipolarer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein für beide Stromrichtungen gemeinsamer, gesteuerter Transistor in der einen Diagonale einer Diodenbrücke vorgesehen ist, in deren anderer Diagonale der zu schaltende Stromkreis liegt (Fig. 3). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1063 208, 1096 417; britische Patentschrift Nr. 765 954.
DET17519A 1959-11-25 1959-11-25 Bipolarer elektronischer Schalter Pending DE1112114B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1289553B (de) * 1965-02-25 1969-02-20 North Atlantic Industries Elektronischer Schalter mit einer Dioden-Brueckenschaltung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB765954A (en) * 1951-11-24 1957-01-16 Staatsbedrijf Der Posteijen Te Gating circuit
DE1063208B (de) * 1956-12-19 1959-08-13 Telefunken Gmbh Elektronischer Schalter mit einer Diodenbruecke
DE1096417B (de) * 1958-06-18 1961-01-05 Allis Chalmers Mfg Co Transistorschalter mit Schaltmitteln zur entgegengesetzt parallelen Verbindung der Emitter- und Kollektorelektroden der Transistoren und mit Mitteln zur Verbindung der Basiselektroden der Transistoren

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